阻抗设计与制造控制

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• 日期: 2011-02-06
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什么是阻抗？

• 阻抗:在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
• 隨著電子業的飛速發展,個人電腦體積越做越小,電腦的速度要求越來快形式下,印刷電路板上導體的特性阻抗的控制就越來越被重視。因為電腦速度越快,就須要求電信號傳送的速率要快,也即須減少電信號在傳送中反射及能量的損失,而要達到此目的,其特性阻抗就必須和電源及負載的阻抗相配合,以獲得固定的特性阻抗。

阻抗计算与控制要素：

• 阻抗计算公式：
• PCB制作时阻抗控制的

   四要素：

• 介电常数
• 介质层厚度
• 布线与结构、线宽与线距
• 铜箔厚度

• 1、H=信号层与参考层间介质厚度；

     厚度↑，阻抗值↑,厚度↓，阻抗↓

• 2、W=走线宽度；

     线宽↑，阻抗值↓,线宽↓，阻抗↑

• 3、εr=材料的介电常数；        

    介电↑，阻抗值↓,介电↓，阻抗↑

• 4、T=走线厚度。               

    铜厚↑，阻抗值↓,铜厚↓，阻抗↑
阻抗设计时注意点：

• W（设计线宽）该因素一般情况下是由客户决定的。但在设计时请充分考虑线宽对该阻抗值的配合性，即为达到该阻抗值在一定的H、Er和使用频率等条件下线宽的使用是有一定的限制的。
• S(间距）：阻抗线之间的间距主要由客户决定，在工程制作时应充分考虑到补偿与生产加工的控制。
• T（铜厚）：设计时应考虑到电镀加厚对铜厚的影响，指成品铜厚。
• 阻抗设计时注意点：
• W（设计线宽）该因素一般情况下是由客户决定的。但在设计时请充分考虑线宽对该阻抗值的配合性，即为达到该阻抗值在一定的H、Er和使用频率等条件下线宽的使用是有一定的限制的。
• S(间距）：阻抗线之间的间距主要由客户决定，在工程制作时应充分考虑到补偿与生产加工的控制。
• T（铜厚）：设计时应考虑到电镀加厚对铜厚的影响，指成品铜厚。

 

• H（介质厚度）设计时应考虑层压结构的对称性与芯板的库存；此参数对阻抗值的影响最大，设计时对该因素应予以充分的考虑。
• 参考层的判断
• 阻抗模式的判断
• 当然阻抗控制不仅仅是上述几因素，上面所提的只是比较而言影响度较大的几因素，也是从PCB的制造厂商的角度来看待该问题的。

 
阻抗控制产品的过程控制：

• 过程制作中的注意事项：
  介电常数：它是指在同一电容中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。介电常数愈小绝缘性愈好 。
• 不同的组合介质、厚度介电常数：芯板厚度（mm）配料结构介电常数
•  对介电常数的取值，要关键看其介质的厚度来对应查找其对应的介电常数，可以按最接近的原则进行选择；如果计算的介质厚度位于列表中的两个介质厚度中间，则介电常数取列表相应两个介电常数的平均值；如果顾客提供板材，则按顾客提供板材的介电常数取值。

阻抗控制方案的确定
1、确定好阻抗线的模式
2、先外层后内层
3、先根据线宽确定介质层厚度、后对线宽微调,先确定与信号层与平面层之间的介质层厚度，再确定信号层之间的介质层厚度，最后确定平面层之间的介质层厚度
4、不带入阻焊厚度计算。

 

• 阻抗测试条的制作：
• 阻抗测试条是对客户板内设计的模拟，含线宽、间距、参考层必须严格参考板内的。
• 钻孔直径：0.8-1.0MM ，焊环6mil以上 。
• 用于阻抗测试的连线也要同板内线条一同补偿
• 对于隔层参考的阻抗线，在与参考层之间的对应位置不能有铜（包括阻抗线、铜皮），非参考层上的铜距离阻抗线要至少1MM以上，为此，内层不能铺死铜 。
• 不同的阻抗线不能交叉，信号盘不能共用。接地盘可以共用。
• 每一种阻抗线所对应的参考层必须有一块接地的铜块（铜块必须包含阻抗线） 。
• 共面阻抗线的相应层，阻抗线周围要铺铜皮，且铜皮要与参考层连接。
• 生产指示（MI）的编制：
• 1、MI中在字符后排阻抗测试流程 ，层压处注明“叠层不可更改”，提供《特性阻抗制造说明书》；
• 2、阻抗控制的板（无需制作测试板），板内阻抗线要按建议值更改，提供《特性阻抗制造说明书》和阻抗线的图片，在MI中蚀刻后（含内层或外层）注明“测量阻抗线线宽” ，层压处注明“叠层不可更改”。
• 3、NOPE或NOPE更改线路及层压结构时要注意检查有无阻抗要求，能否更改 。

＜ＴＤＲ測定＞阻抗测试

• TDR法是一种被广泛使用的特性阻抗测试方法。
• ＴＤＲ法是使用阶梯信号发生器与示波器向线路板内输入阶梯性电压，根据在示波器上显示的波形来测定各种参数的方法。